Aparelho criado na UFPB identifica trincas microestruturais em parafusos para evitar desastres mecânicos

Um aparelho capaz de identificar trincas microestruturais em parafusos de aço inoxidável foi desenvolvido por inventores do Centro de Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba (UFPB) para evitar possíveis desgastes ou colapsos nessas peças, sem danificá-las. O invento foi criado em 2013, no Laboratório de Caracterização de Materiais do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMAT) da UFPB e no Laboratório de Automação Industrial, no Instituto Federal da Paraíba (IFPB). No ano passado, em agosto de 2020, a invenção recebeu a carta patente.

Na época, participaram da pesquisa Ewerton Medeiros, Lipson Silva (graduandos em engenharia mecânica - UFPB), Melquisedeque Gomes (graduando em engenharia elétrica – IFPB) e Alberdan Aquino (professor do departamento de Automação Industrial do IFPB).

A inovação tecnológica realiza uma varredura magnética que aponta trincas de corrosão sob tensão não perceptíveis a olho nu, avaliando o grau de comprometimento mecânico do parafuso, com indicação de localização, tamanho e profundidade.

“A propagação dessas trincas muitas vezes resulta em fraturas repentinas de partes críticas de aviões, trens, automóveis, pontes, tubulações e tanques de armazenamento de produtos químicos, causando desastres que podem envolver vidas humanas e acarretar danos ambientais”, explicou David Domingos Soares da Silva, um dos pesquisadores responsáveis pelo estudo e que, na época, era estudante de engenharia mecânica.

O dispositivo pode ser usado em qualquer parafuso ou peça cilíndrica, desde que sejam paramagnéticos. Corrosão sob tensão ocorre quando o material está submetido, simultaneamente, a um estado de tensões e a um meio corrosivo específico.

As trincas que o invento consegue captar podem ser observadas por meio de técnicas de microscopia, como microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, sendo necessário, portanto, levar a amostra (material a ser analisado) até um laboratório. Não sendo possível a “análise em campo”, o protótipo da UFPB pode atender a essa demanda.

“Você está no meio do mar ou em uma oficina, tira um parafuso de um equipamento e pode testá-lo na hora, sem precisar encaminhar para um laboratório especializado externo para ter o resultado. Se está bom, você pode recolocá-lo no lugar, se ruim, você logo substitui”, exemplificou o orientador da pesquisa, Prof. Heber Sivini Ferreira, do Departamento de Engenharia de Materiais da UFPB.

Benefícios para a Indústria

O professor destacou que o aparelho pode ser usado na área de Indústria de Ensaios Não Destrutivos (END). Os END são técnicas utilizadas na inspeção de materiais e equipamentos sem danificá-los, sendo executadas nas etapas de fabricação, construção, montagem e manutenção.

“Ele pode ser benéfico para indústria, já que é um meio de verificar microtrincas sem destruir as peças, isto é, podemos encontrar defeitos antes mesmo que possam ser vistos ou causem falha na construção delas (peças)”, afirmou o Prof. Heber.

Atualmente, as END estão entre as principais ferramentas de controle da qualidade de materiais e produtos. Eles podem ser utilizados nos setores de petróleo/petroquímico, químico, aeroespacial, siderúrgico, naval, eletromecânico e de papel e celulose.

“Os END utilizam radiação, ultrassom, raios x, que podem penetrar na peça sem danificá-la, revelando aspectos do seu interior. Em nosso dispositivo utilizamos a radiação eletromagnética”, relatou o professor.

A inovação da tecnologia consiste na utilização do “efeito hall” para detectar as microtrincas. “É um efeito de magnetização que se modifica na presença de trincas e assim permite a identificação das mesmas. Foi isso que motivou nossa patente”, explicou o docente.

Em 2013, a invenção foi premiada em nível nacional, na 4ª edição do Prêmio CISER de Inovação Tecnológica, na categoria ensino superior. A Ciser é uma empresa nacional fabricante de parafusos e porcas, com sede em Joinville (SC).

No momento, os pesquisadores estão contactando empresas de tecnologia para verificar o interesse em comercializar a ideia. David Silva pontuou que com o avanço tecnológico, os custos da corrosão aumentam, “tornando-se um fator importante a ser considerado já na fase de projeto de grandes instalações industriais para evitar ou minimizar futuros processos corrosivos”.

Metodologia

Para criar o protótipo foi realizado ensaio de névoa salina (ensaio que gera uma atmosfera úmida totalmente controlada com cloreto de sódio) em parafusos de aço inoxidável AISI 304. Os parafusos foram tracionados com torque (movimento de rotação de um corpo após a aplicação de determinada força sobre ele) de 12,5 N.m (Newton metro).

Ao todo, foram utilizados 21 parafusos. Desses, 18 foram ensaiados com tempos de corrosão de 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 e 6000 horas, com três amostras em cada tempo de corrosão. Assim, por meio da análise de microscopia eletrônica de varredura, observou-se que de acordo com os diferentes tempos de corrosão, a quantidade de trincas por região aumentou, comprovando a evolução da corrosão sob tensão nos parafusos.

“Realizou-se ensaios de varredura magnética nos parafusos e foi comprovado que o dispositivo constitui uma técnica promissora para a avaliação da evolução do grau de corrosão sob tensão”, disse David Silva.